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Die
Erfindung betrifft einen Datenträger
für die Übertragung
von Kommunikationsdaten über mindestens
zwei Schnittstellenmittel mit einem ersten Schnittstellenmittel
zum Empfangen eines ersten Kommunikationssignals und mit einem zweiten Schnittstellenmittel
zum Empfangen eines zweiten Kommunikationssignals und mit einem
Verarbeitungsmittel, in das ein erstes Taktsignal, das von dem ersten
Kommunikationssignal abgeleitet ist, oder ein zweites Taktsignal,
das von dem zweiten Kommunikationssignal abgeleitet ist, für die Verarbeitung
der übertragenen
Kommunikationsdaten eingespeist werden kann, und mit einem Rücksetzungsmittel zum
Rücksetzen
der Verarbeitung durch das Verarbeitungsmittel.
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Ein
solcher Datenträger
des eingangs beschriebenen Typs ist aus der Schrift
EP 0 945 828 bekannt und wird durch
einen Transponder einer Smartcard gebildet. In einer kontaktgebundenen
Betriebsart ist der bekannte Datenträger dafür ausgelegt, Kommunikationsdaten
von oder zu einer Schreib-/Lesestation über ein Kontaktfeld der Smartcard
zu übertragen.
Das Kontaktfeld und die Eingangsstufen, die nach dem Kontaktfeld
angeordnet sind, bilden ein erstes Schnittstellenmittel, das unter anderem
ein erstes Kommunikationssignal, von dem ein erstes Taktsignal abgeleitet
ist, von der Schreib-/Lesestation empfangen kann.
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Die
veröffentlichte
internationale Patentanmeldung Nr.
97/34254 offenbart eine Smartcard, die einen Kartenkörper und
einen in dem Kartenkörper untergebrachten
Halbleiterchip umfasst. Ein integrierter Steuerkreis und ein Halbleiterspeicherbaustein,
der elektrisch mit dem Steuerkreis verbunden ist, sind auf dem Chip
integriert. Eine Spannung, die von einer Spannungsversorgungsschaltung
erzeugt wird, und ein Zeitsteuerungssignal, das von einem Zeitsteuerungsbaustein
ausgegeben wird, der von dem Steuerkreis getrennt montiert ist,
werden in den Steuerkreis eingespeist.
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Die
veröffentlichte
internationale Patentanmeldung Nr.
99/16018 offenbart einen Datenträger, der in einem kontaktgebundenen
und in einem kontaktlosen Modus betrieben werden kann. Eine Schaltung
des Datenträgers
umfasst ein Wechselstromdetektionsmittel zum Detektieren des Anliegens
eines Hochfrequenz-Nutzsignals, das über eine Übertragungsspule empfangen
wird, ein Taktsignaldetektionsmittel zum Detektieren eines Taktsignals,
das über
einen Übertragungskontakt
empfangen wird, und ein Logikmittel, das mit dem Wechselstromdetektionsmittel
und dem Taktsignaldetektionsmittel zusammenwirkt.
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Die
veröffentlichte
internationale Patentanmeldung Nr.
98/48523 offenbart einen Transponder für eine kontaktlose Kommunikation
mit einer Basisstation. Der Transponder umfasst einen Antennenschwingkreis
zum Empfangen eines modulierten HF-Signals, ein Signalverarbeitungsmittel
zum Verarbeiten des modulierten HF-Signals und zum Zuführen von
Daten- und Taktsignalen, und ein Datenverarbeitungsmittel, das dafür konfiguriert
ist, die Daten- und Taktsignale zu empfangen und das Datensignal zu
verarbeiten. Das Taktsignal definiert die Verarbeitungsgeschwindigkeit
des Datenverarbeitungsmittels, und das Datenverarbeitungsmittel
ist dafür
konfiguriert, Rücksetzungsinformationen
zum Beenden der Verarbeitung des Datensignals zu empfangen. Der
Transponder umfasst des Weiteren einen Frequenzdetektor, der dafür konfiguriert
ist, das Taktsignal zu empfangen, und ist dafür ausgelegt, die Frequenz des
Taktsignals mit mindestens einer Begrenzungsfrequenz zu vergleichen
und die Rücksetzungsinformationen
in das Datenverarbeitungsmittel einzuspeisen.
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In
einer kontaktlosen Betriebsart ist der bekannte Datenträger dafür ausgelegt,
Kommunikationsdaten von oder zu einer Sende-/Empfangsstation über eine
Antennenstufe der Smartcard zu übertragen.
Mit der Antennenstufe kann ein zweites Hochfrequenz-Kommunikationssignal
empfangen werden. Die Antennenstufe und die Eingangsstufen, die
nach der Antennenstufe angeordnet sind, bilden ein zweites Schnittstellenmittel.
Eine dieser Eingangsstufen ist eine Spannungsversorgungsstufe für die Spannungsversorgung
des Moduls des Datenträgers,
und eine andere Eingangsstufe ist eine Taktableitungsstufe, mit
deren Hilfe ein zweites Taktsignal einer zweiten Taktfrequenz von
dem zweiten Kommunikationssignal abgeleitet wird.
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Der
bekannte Datenträger
weist des Weiteren ein Verarbeitungsmittel auf, das eine zentrale Verarbeitungseinheit
und einen Speicher enthält
und das dafür
ausgelegt ist, die Kommunikationsdaten zu verarbeiten und zu speichern.
Zu diesem Zweck kann entweder das erste Taktsignal, das zweite Taktsignal oder
ein zusätzliches,
intern erzeugtes drittes Taktsignal in die zentrale Verarbeitungseinheit
eingespeist werden, um die Verarbeitungsfrequenz der zentralen Verarbeitungseinheit
zu definieren.
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Der
bekannte Datenträger
enthält
des Weiteren ein Rücksetzungsmittel,
in das im kontaktlosen Modus der Spannungsversorgungsstufe und der
Taktableitungsstufe des zweiten Schnittstellenmittels Rücksetzungsinformationen
zum Rücksetzen
der Verarbeitung in der zentralen Verarbeitungseinheit eingespeist
werden können.
Die Spannungsversorgungsstufe gibt Rücksetzungsinformationen aus, wenn
keine hinreichende Versorgungsspannung erzeugt werden kann, und
die Taktableitungsstufe gibt Rücksetzungsinformationen
aus, wenn kein zweites Taktsignal abgeleitet werden kann.
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Im
kontaktgebundenen Modus kann das Verarbeitungsmittel durch Rücksetzungsinformationen zurückgesetzt
werden, die von der Schreib-/Lesestation über das Kontaktfeld empfangen
werden. Das Rücksetzen
der Verarbeitung des Verarbeitungsmittels bewirkt ein Rücksetzen
der Verarbeitung der Kommunikationsdaten und eine Wiederholung der Verarbeitungssequenz
von Anfang an. Es ist festgestellt worden, dass der bekannte Datenträger den Nachteil
hat, dass der an das Verarbeitungsmittel angelegte Verarbeitungstakt
im kontaktgebundenen Modus gar nicht getestet wird und dass im kontaktlosen
Modus nicht getestet wird, ob der Verarbeitungstakt innerhalb bestimmter
Frequenzschwellen liegt, um eine maximale Sicherheit für die durch
das Verarbeitungsmittel verarbeiteten Kommunikationsdaten zu gewährleisten,
wobei diese Kommunikationsdaten sicherheitsbezogene Daten sein können. Das
ist besonders wichtig, weil ein Hacker mittels eines sogenannten
Spannungskontrastanalyseverfahrens Kommunikationsdaten detektieren
könnte,
die in einem Datenträger
verarbeitet und gespeichert werden, indem ein Verarbeitungstaktsignal
von sehr geringer Taktfrequenz an das Verarbeitungsmittel angelegt wird
und die Potenzialänderungen
an bestimmten Positionen der Hardware des Datenträgers mit
Hilfe des Elektronenmikroskops bestimmt werden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Datenträger bereitzustellen, bei dem
selbst im Fall einer gleichzeitigen Kommunikation über beide
Schnittstellenmittel ein konstant hoher Grad an Sicherheit für Kommunikationsdaten
erreicht wird, die in dem Datenträger verarbeitet und gespeichert
werden. Um diese Aufgabe bei einem Datenträger des eingangs definierten
Typs gemäß der Erfindung
zu erreichen, ist ein erster Frequenzsensor enthalten, der dafür ausgelegt
ist, erste Frequenzrücksetzungsin formationen
in das Rücksetzungsmittel
einzuspeisen, wenn eine erste Taktfrequenz des ersten Taktsignals
oder die Frequenz des ersten Kommunikationssignals unter einer ersten
unteren Frequenzschwelle liegt, und ist ein zweiter Frequenzsensor
enthalten, der dafür ausgelegt
ist, zweite Frequenzrücksetzungsinformationen
in das Rücksetzungsmittel
einzuspeisen, wenn eine zweite Taktfrequenz des zweiten Taktsignals
oder die Frequenz des zweiten Kommunikationssignals unter einer
zweiten unteren Frequenzschwelle liegt, und das Rücksetzungsmittel
dafür ausgelegt
ist, die Verarbeitung durch das Verarbeitungsmittel zurückzusetzen,
wenn das erste Taktsignal in das Verarbeitungsmittel eingespeist
wird und die ersten Frequenzrücksetzungsinformationen
empfangen werden oder wenn das zweite Taktsignal in das Verarbeitungsmittel
eingespeist wird und die zweiten Frequenzrücksetzungsinformationen empfangen
werden.
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Auf
diese Weise wird erreicht, dass die Frequenzen des ersten und des
zweiten Kommunikationssignals, die über das erste Schnittstellenmittel und
das zweite Schnittstellenmittel in den Datenträger eingespeist werden, oder
die Taktfrequenzen der Taktsignale, die von den Kommunikationssignalen abgeleitet
werden, überprüft werden,
um festzustellen, ob sie höher
als bestimmte untere Frequenzschwellen sind. Die Frequenzsensoren
speisen Frequenzrücksetzungsinformationen
in das Rücksetzungsmittel
ein, wenn das Taktsignal, das als Verarbeitungstakt an das Verarbeitungsmittel
angelegt wird, eine Taktfrequenz aufweist, die zu gering ist.
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Das
hat den Vorteil, dass auch im Fall paralleler Kommunikation über beide
Schnittstellenmittel das Rücksetzungsmittel
das Verarbeitungsmittel nur dann zurücksetzt (was zu einem Verlust
von bereits verarbeiteten Kommunikationsdaten führt), wenn die Taktfrequenz
des ersten oder des zweiten Taktsignals, das als Verarbeitungstakt
in das Verarbeitungsmittel eingespeist wird, unter der bestimmten
unteren Frequenzschwelle liegt und es praktisch ein Sicherheitsproblem
gibt.
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Die
in Anspruch 2 definierten Maßnahmen haben
den Vorteil, dass die Frequenzsensoren auch überprüfen, ob die Taktfrequenzen
des ersten und des zweiten Taktsignals oder ob die Frequenz des ersten
und des zweiten Kommunikationssignals höher ist als bestimmte obere
Frequenzschwellen. Diese Situation könnte infolge von Zeitsteuerungsproblemen
des Verarbeitungsmittels zu unzulässigen Betriebsbedingungen
führen,
die von einem Hacker benutzt werden könnten, um sicherheitsbezogene Kommunikationsdaten
zu detektieren.
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Die
in Anspruch 3 definierten Maßnahmen haben
den Vorteil, dass, wenn weder über
das erste Schnittstellenmittel noch über das zweite Schnittstellenmittel
ein Kommunikationssignal empfangen wird, von dem ein Taktsignal
abgeleitet werden könnte, und
infolge dessen keine reguläre
kontaktlose oder kontaktgebundene Kommunikation mit der Schreib-/Lesestation
oder der Sende-/Empfangsstation stattfindet, das Rücksetzungsmittel
das Verarbeitungsmittel zurücksetzt
und somit ein Hacken von verarbeiteten oder gespeicherten Kommunikationsdaten
verhindert.
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Die
in Anspruch 4 definierten Maßnahmen haben
den Vorteil, dass man nicht zu warten braucht, bis die Zeit von
beispielsweise einigen Hundert Mikrosekunden, die nach dem Wiederanlaufen
nach einer Rücksetzung
des Verarbeitungsmittels benötigt wird,
verstrichen ist, bis die Berechnungsstufe 14 wieder in
der Lage ist, Kommunikationsdaten zu verarbeiten. Somit kann die
Sende-/Empfangsstation oder die Schreib-/Lesestation die Kommunikation
mit dem Datenträger
ohne Zeitverlust beginnen, was den Vorteil hat, dass die Kommunikation
schneller vonstatten gehen kann.
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Die
in Anspruch 5 definierten Maßnahmen haben
den Vorteil, dass, wenn der erste Frequenzsensor anzeigt, dass die
erste Taktfrequenz des ersten Taktsignals niedriger ist als die
untere Frequenzschwelle, die erste Taktableitungsstufe das erste Taktsignal
in einer anderen Weise ableitet, so dass ein erstes Taktsignal erhalten
wird, dessen erste Taktfrequenz höher ist als die untere Frequenzschwelle
und das sich als der erste Verarbeitungstakt eignet.
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Die
in Anspruch 6 definierten Maßnahmen haben
den Vorteil, dass der Datenträger
besonders kosteneffektiv hergestellt werden kann.
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Die
Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform, die als Beispiel
dient und auf die Erfindung nicht beschränkt ist, eingehender beschrieben.
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1 zeigt
eine Smartcard für
die gleichzeitige kontaktlose und kontaktgebundene Kommunikation
eines Kommunikationsgerätes,
dessen Datenträger
einen Frequenzsensor für
jedes Schnittstellenmittel hat, um Frequenzrücksetzungsinformationen zuführen zu
können.
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2 zeigt die Änderung der Frequenzen von
Kommunikationssignalen und die Änderung
der Rücksetzungsinformationen
RI, wie sie in dem Datenträger
von 1 in Abhängigkeit
von der Zeit auftreten.
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1 zeigt
eine Schreib-/Lesestation 1, eine Sende-/Empfangsstation 2 und
eine Smartcard 3. Ein Datenträger 4 der Smartcard 3,
der die Form eines integrierten Schaltkreises aufweist, ist dafür ausgelegt, eine
kontaktgebundene Kommunikation mit der Schreib-/Lesestation 1 zu
ermöglichen
und eine kontaktlose Kommunikation mit der Sende-/Empfangsstation 2 zu
ermöglichen.
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Die
Schreib-/Lesestation 1 enthält ein Verarbeitungsmittel 5,
das dafür
ausgelegt ist, ein erstes Kommunikationsprotokoll auszuführen und
erste Kommunikationsdaten KD1 zu verarbeiten, die in die Smartcard 3 einzuspeisen
sind oder die von der Smartcard 3 kommend empfangen werden
sollen. Die Schreib-/Lesestation 1 hat des Weiteren ein
Kontaktfeld 6, das einem Kontaktfeld 7 der Smartcard 3 entspricht
und das gemäß dem Standard
ISO 7816 ausgeführt
ist. Die Schreib-/Lesestation 1 nimmt nun die Form eines
Geldautomaten einer Bank an.
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Wenn
ein Benutzer der Smartcard die Smartcard 3 in die Schreib-/Lesestation 1 einführt, so
gelangen die entsprechenden Kontakte der Kontaktfelder 6 und 7 in
Kontakt miteinander. Über
einen jeweiligen der Kontakte des Kontaktfeldes 7 empfängt der Datenträger 4 dann
eine erste Versorgungsspannung VU1, erste Rücksetzungsinformationen RI1,
ein Taktsignal TS, die ersten Kommunikationsdaten KD1 sowie weitere
Signale, die symbolisch gemeinsam als ein erstes Kommunikationssignal
KS1 dargestellt sind.
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Die
Sende-/Empfangsstation 2 enthält ein Verarbeitungsmittel 8,
das dafür
ausgelegt ist, ein zweites Kommunikationsprotokoll auszuführen und zweite
Kommunikationsdaten KD2 zu verarbeiten, die zu der Smartcard 3 zu übertragen
sind oder die von der Smartcard 3 kommend empfangen werden sollen.
Im vorliegenden Fall entspricht das Kommunikationsprotokoll, das
durch das Verarbeitungsmittel 8 ausgeführt wird, dem Standard ISO
14443.
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Die
Sende-/Empfangsstation 2 enthält des Weiteren eine Sende-/Empfangsstufe 9, über die
die zu übertragenden
zweiten Kommunikationsdaten KD2 von dem Verarbeitungsmittel 8 kommend
in eine Sende-/Empfangsstufe 10 der Smartcard 3 als
zweites Kommunikationssignal KS2 eingespeist werden können. Hier
ist das zweite Kommunikationssignal KS2 ein Hochfrequenzsignal mit
einer Frequenz von 13,56 MHz, wie es im Standard ISO 14443 vorgeschrieben
ist.
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Der
Datenträger 4 hat
nun ein erstes Schnittstellenmittel 11, das auch das erste
Kommunikationsprotokoll ausführt
und das des Weiteren dafür
ausgelegt ist, das erste Kommunikationssignal KS1 von der Schreib-/Lesestation 1 kommend
zu empfangen und das erste Kommunikationssignal KS1 in die Schreib-/Lesestation 1 einzuspeisen.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren ein zweites Schnittstellenmittel 12, das ebenfalls
das zweite Kommunikationsprotokoll ausführt und das des Weiteren dafür ausgelegt
ist, das zweite Kommunikationssignal KS2 von der Sende-/Empfangsstation 2 zu empfangen.
Das zweite Schnittstellenmittel 12 enthält ein Modulationsmittel zum
Ausführen
einer Lastmodulation des zweiten Kommunikationssignals KS2 entsprechend
den zu übertragenden
zweiten Kommunikationsdaten KD2. Das durch die Lastmodulation beeinflusste
zweite Kommunikationssignal KS2 kann durch die Sende-/Empfangsstation 2 empfangen
werden, und die übertragenen
zweiten Kommunikationsdaten KD2 können durch das Verarbeitungsmittel 8 durch
Demodulation des beeinflussten zweiten Kommunikationssignals KS2
detektiert werden.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren ein Verarbeitungsmittel 13, das eine Berechnungsstufe 14 und
eine Speicherstufe 15 enthält. Das Berechnungsmittel 14 wird
durch einen Mikroprozessor des Typs 80051 gebildet, und die Speicherstufe 15 wird durch
einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Nur-Lese-Speicher)
und einen EEPROM (Elektrisch löschbaren
programmierbaren Nur-Lese-Speicher) gebildet. Die Berechnungsstufe 14 ist dafür konfiguriert,
die ersten Kommunikationsdaten KD1, die durch das erste Schnittstellenmittel 11 empfangen
werden, und die zweiten Kommunikationsdaten KD2, die durch das zweite
Schnittstellenmittel 12 empfangen werden, zu empfangen.
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Die
Berechnungsstufe 14 führt
ein Verarbeitungsprogramm aus, in dem die Kommunikationsdaten KD1
oder KD2, die empfangen werden oder zuzuführen sind, verarbeitet werden,
und gegebenenfalls dritte Kommunikationsdaten KD3 in der Speicherstufe 15 gespeichert
werden. Da die Smartcard 3 als eine Bankkarte zum Geldabheben
von einem Geldautomaten (Schreib-/Lesestation 1) verwendet wird,
sind die dritten Kommunikationsdaten KD3, die in der Speicherstufe 15 gespeichert
werden, zum Teil streng geheim. Die Geschwindigkeit, mit der das
Verarbeitungsprogramm mittels der Berechnungsstufe 14 ausgeführt wird,
wird einen Verarbeitungstakt VT definiert, der an die Berechnungsstufe 14 angelegt wird.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren eine erste Taktableitungsstufe 16, an die
das Taktsignal TS angelegt werden kann, das durch die Schreib-/Lesestation 1 über einen
Kontakt des Kontaktfeldes 6 zugeführt wird und das symbolisch
in dem ersten Kommunikationssignal KS1 enthalten ist. Die erste
Taktableitungsstufe 16 ist dafür ausgelegt, ein erstes Taktsignal
TS1 mit einer ersten Taktfrequenz von dem in sie eingespeisten Taktsignal
TS abzuleiten. Unter dem "Ableiten
eines Taktsignals" verstehen
wir hier, dass die Frequenz des empfangenen Taktsignals TS vervielfacht
(zum Beispiel verdoppelt, verdreifacht usw.) wird, verringert (zum
Beispiel halbiert, gedrittelt usw.) wird, aber auch, dass sie unverändert bleibt
und als das erste Taktsignal TS1 ausgegeben wird.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren eine zweite Taktableitungsstufe 17, in die
das zweite Kommunikationssignal KS2 durch das zweite Schnittstellenmittel 12 eingespeist
werden kann. Die zweite Taktableitungsstufe 17 ist dafür ausgelegt,
ein zweites Taktsignal TS2 mit einer zweiten Taktfrequenz von dem
zweiten Kommunikationssignal KS2 abzuleiten.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren ein Takterzeugungsmittel 18, das dafür ausgelegt
ist, ein internes drittes Taktsignal TS3 zu erzeugen, das von dem
ersten Kommunikationssignal KS1 und dem zweiten Kommunikationssignal
KS2 unabhängig
ist. Das dritte Taktsignal TS3 hat eine dritte Taktfrequenz.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren eine Taktauswahlstufe 19, die dafür konfiguriert
ist, das durch die erste Taktableitungsstufe 16 zugeführte erste
Taktsignal TS1, das durch die zweite Taktableitungsstufe 17 zugeführte zweite
Taktsignal TS2 und das durch das Takterzeugungsmittel 18 erzeugte
dritte Taktsignal TS3 zu empfangen. Das Taktauswahlmittel 19 wird
nun durch einen Schalter gebildet, dessen Schalterposition durch
Schaltinformationen SI definiert wird, die durch die Berechnungsstufe 14 zugeführt werden.
Je nach den Schaltinformationen SI wird entweder das erste Taktsignal
TS1, das zweite Taktsignal TS2 oder das dritte Taktsignal TS3 in
die Berechnungsstufe 14 als der Verarbeitungstakt VT eingespeist.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren eine Spannungsversorgungsstufe 20, die dafür ausgelegt ist,
alle Stufen und Mittel des Datenträgers 4 mit einer Versorgungsspannung
VU zu ersorgen. Zu diesem Zweck können die erste Versorgungsspannung
V1, die durch das erste Schnittstellenmittel 11 empfangen
wird und symbolisch in dem ersten Kommunikationssignal KS1 enthalten
ist, sowie eine zweite Versorgungsspannung VU2 von dem zweiten Schnittstellenmittel 12 in
die Spannungsversorgungsstufe 20 eingespeist werden. Die
zweite Versorgungsspannung VU2 wird durch das zweite Schnittstellenmittel 12 durch
Gleichrichtung des zweiten Kommunikationssignals KS2 erzeugt, wie
es gängige
Praxis ist. Die Spannungsversorgungsstufe 20 liefert entweder die
erste Versorgungsspannung VU1 oder die zweite Versorgungsspannung
VU2 an die Stufen und Mittel des Datenträgers 4 als die Versorgungsspannung VU.
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Der
Datenträger 4 hat
des Weiteren ein Rücksetzungsmittel 21,
das dafür
ausgelegt ist, die Verarbeitung durch die Berechnungsstufe 14 zurückzusetzen.
Gemäß gängigem Sprachgebrauch
ist unter "Zurücksetzen" zu verstehen, dass
das durch die Berechnungsstufe 14 ausgeführte Verarbeitungsprogramm
unterbrochen wird und die Ausführung
des Verarbeitungsprogramms von Anbeginn des Verarbeitungsprogramms
neu gestartet wird. Alle Kommunikationsdaten KD1, KD2 und KD3, die
gerade durch die Berechnungsstufe 14 verarbeitet wurden,
werden dann verworfen, was zu einem Datenverlust führen kann,
aber in jedem Fall zu einem Verlust von Verarbeitungszeit führt. Nach
einer Rücksetzung
der Berechnungsstufe 14 benötigt die Berechnungsstufe 14 einige
wenige 100 Mikrosekunden Verarbeitungszeit, bevor das Verarbeitungsprogramm
in einen Zustand zurückgekehrt
ist, in dem die Verarbeitung der Kommuni kationsdaten KD1 und KD2,
die von der Schreib-/Lesestation 1 oder der Sende-/Empfangsstation 2 kommend
empfangen wurden, begonnen werden kann.
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Die
ersten Rücksetzungsinformationen
RI1, die von der Schreib-/Lesestation 1 kommend über die Kontaktfelder 6 und 7 empfangen
wurden und in dem ersten Kommunikationssignal KS1 enthalten sind, können von
dem ersten Schnittstellenmittel 11 in das Rücksetzungsmittel 21 eingespeist
werden. Des Weiteren können
zweite Rücksetzungsinformationen RI2,
die durch das zweite Schnittstellenmittel 12 erzeugt wurden,
in das Rücksetzungsmittel 21 eingespeist
werden. Das zweite Schnittstellenmittel 12 erzeugt die
zweiten Rücksetzungsinformationen
RI2, wenn beispielsweise ein unerwarteter Zustand während der
Ausführung
des zweiten Kommunikationsprotokolls aufgetreten ist und die zweiten
Kommunikationsdaten KD2, die in die Berechnungsstufe 14 eingespeist
wurden, zu verwerfen sind. Dritte Rücksetzungsinformationen RI3
können
durch die Spannungsversorgungsstufe 20 in das Rücksetzungsmittel 21 eingespeist
werden, wenn weder die erste Versorgungsspannung VU1 noch die zweite
Versorgungsspannung VU2 einen adäquaten
Spannungswert für
die Versorgung der Mittel und der Stufen des Datenträgers 4 mit
der Versorgungsspannung VU aufweisen.
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Der
Datenträger 4 enthält nun einen
ersten Frequenzsensor 22, der dafür ausgelegt ist, erste Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 in das Rücksetzungsmittel 21 einzuspeisen,
wenn die Frequenz FKS1 des ersten Kommunikationssignals KS1 unter
eine erste untere Frequenzschwelle FU1 absinkt oder eine erste obere
Frequenzschwelle FO1 übersteigt.
Der Datenträger 4 enthält des Weiteren einen
zweiten Frequenzsensor 23, der dafür ausgelegt ist, zweite Frequenzrücksetzungsinformationen RI5
in das Rücksetzungsmittel 21 einzuspeisen, wenn
die Frequenz FKS2 des zweiten Kommunikationssignals KS2 unter eine
zweite untere Frequenzschwelle FU2 absinkt oder eine zweite obere
Frequenzschwelle FO2 übersteigt.
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Das
Rücksetzungsmittel 21 ist
nun dafür ausgelegt,
die Verarbeitung durch die Berechnungsstufe 14 zurückzusetzen,
wenn das erste Taktsignal TS1 in die Berechnungsstufe 14 als
Verarbeitungstakt VT eingespeist wird und die ersten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 empfangen werden oder wenn das zweite Taktsignal TS2 in die
Berechnungsstufe 14 als Verarbeitungstakt VT eingespeist wird
und die zweiten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI5 empfangen werden. Darauf wird anhand des folgenden Beispiels
der Verwendung des in 1 gezeigten Datenträgers 4 näher eingegangen.
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2A zeigt
die Frequenz FKS1 des Taktsignals TS, das in dem ersten Kommunikationssignal KS1
enthalten ist, als eine Funktion der Zeit, und 2B zeigt
die ersten Frequenzreferenzinformationen RI4, die durch den ersten
Frequenzsensor 22 zugeführt
werden, als eine Funktion der Zeit. 2C zeigt
die Frequenz FKS2 des zweiten Kommunikationssignals KS2 als eine
Funktion der Zeit, und 2D zeigt die Frequenzreferenzinformationen RI5,
die durch den ersten Frequenzsensor 23 zugeführt werden,
als eine Funktion der Zeit. 2E zeigt Rücksetzungsinformationen
RI6 als eine Funktion der Zeit, wobei diese Rücksetzungsinformationen nach
einer Auswertung der Referenzinformationen RI1 bis RI3 durch das
Rücksetzungsmittel 21 und
die Frequenzreferenzinformationen RI4 und RI5 zugeführt werden
und veranlassen, dass die Verarbeitung durch die Berechnungsstufe 14 zurückgesetzt
wird.
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In
dem Nutzungsbeispiel wird angenommen, dass der Benutzer die Smartcard 3 in
die Schreib-/Lesestation 1 an einem Zeitpunkt t1 einführt und
die Kontakte der Kontaktfelder 6 und 7 in Kontakt miteinander
gelangen. Anschließend
speist die Schreib-/Lesestation 1 das erste Kommunikationssignal
KS1 in den Datenträger 4 ein,
der zunächst
lediglich die erste Versorgungsspannung VU1 enthält, die durch die Spannungsversorgungsstufe 20 als
die Versorgungsspannung VU in die Stufen und Mittel des Datenträgers 4 eingespeist
wird. Wenn eine adäquate
Versorgungsspannung VU anliegt, so beendet die Spannungsversorgungsstufe 20 die
Einspeisung der dritten Rücksetzungsinformationen
RI3.
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Da
zu Beginn das erste Kommunikationssignal KS1 kein Taktsignal TS
enthält,
werden die ersten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 durch den ersten Frequenzsensor 22 in das Rücksetzungsmittel 21 eingespeist.
Da das zweite Kommunikationssignal KS2 erst an einem Zeitpunkt t2
empfangen wird, gibt der zweite Frequenzsensor 23 die zweiten
Frequenzrücksetzungsinformationen
RI5 bis zum Zeitpunkt t2 aus, woraufhin das Rücksetzungsmittel 21 die
Rücksetzungsinformationen
RI6 ausgibt, um die Verarbeitung durch die Berechnungsstufe 14 zurückzusetzen.
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Infolge
dessen wird der Vorteil realisiert, dass bis zum Zeitpunkt t2 die
Verarbeitung jeglicher falscher erster Kommunikationsdaten KD1,
die nicht durch die Schreib-/Lesestation 1 übertragen
wurden, ausgeschlossen wird. Des Weiteren verhindert dies auch die
Detektion der – mitunter
geheimen – dritten Kommunikationsdaten
KD3, die in der Speicherstufe 15 gespeichert werden, durch
einen Hacker.
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Es
ist anzumerken, dass das Rücksetzungsmittel 21 auch
die Rücksetzungsinformationen
RI6 zum Rücksetzen
der Verarbeitung durch die Berechnungsstufe 14 ausgibt,
wenn das intern erzeugte dritte Taktsignal TS3 in die Berechnungsstufe 14 als
der Verarbeitungstakt VT eingespeist wird und sowohl die ersten
Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 als auch die zweiten Frequenzrücksetzungsinformationen empfangen
werden.
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Das
hat den Vorteil, dass, wenn ein Kommunikationssignal KS1 oder KS2,
von dem ein Taktsignal TS1 oder TS2 abgeleitet werden könnte, weder über das
erste Schnittstellenmittel 11 noch über das zweite Schnittstellenmittel 12 empfangen
wird und folglich keine reguläre
kontaktlose oder kontaktgebundene Kommunikation mit der Schreib-/Lesestation 1 oder
der Sende-/Empfangsstation 2 stattfindet, das Rücksetzungsmittel 21 die
Berechnungsstufe 14 zurücksetzt
und somit ein Hacken von verarbeiteten oder gespeicherten Kommunikationsdaten
KD1, KD2 und KD3 ausschließt.
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Am
Zeitpunkt t2 wird die Sende-/Empfangsstation 2 aktiviert
und überträgt das Kommunikationssignal
KS2. Daraufhin speist die zweite Taktableitungsstufe 17 das
zweite Taktsignal TS2 in die Taktauswahlstufe 19 ein. Da
die zweite Taktfrequenz des zweiten Taktsignals TS2 zwischen der
zweiten oberen Frequenzschwelle FO2 und der zweiten unteren Frequenzschwelle
FU2 liegt, beendet der zweite Frequenzsensor 23 die Einspeisung
der zweiten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI5 am Zeitpunkt t2.
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Anschließend beendet
das Rücksetzungsmittel 21 die
Einspeisung der Rücksetzungsinformationen
RI6 in das Rücksetzungsmittel 21,
woraufhin die Berechnungsstufe 14 die Schaltinformationen
SI in die Taktauswahlstufe 19 einspeist, um das interne dritte
Taktsignal TS3 als den Verarbeitungstakt VT für die Ausführung einer sogenannten Bootsequenz
des Verarbeitungsprogramms zu definieren. Nach Abschluss der Bootsequenz
speist die Berechnungsstufe 14 die Steuerinformationen
SI in die Taktauswahlinformationen 19 ein, um das zweite
Taktsignal TS2 als den Verarbeitungstakt VT in die Berechnungsstufe 14 einzuspeisen.
Daraufhin beendet das Takterzeugungsmittel 18 die Erzeugung
des dritten Taktsignals TS3, was den Stromverbrauch in dem Datenträger 4 verringert.
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Da
nach Abschluss der Bootsequenz das zweite Taktsignal TS2 nun an
die Berechnungsstufe 14 als der Verarbeitungstakt VT angelegt
wird und der zweite Frequenzsensor 23 keine zweiten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI5 in das Rücksetzungsmittel
einspeist, speist das Rücksetzungsmittel 21 keine
Rücksetzungsinformationen
RI6 mehr in die Berechnungsstufe 14 ein, woraufhin eine
kontaktlose Kommunikation der zweiten Kommunikationsdaten KD2 mit
der Sende-/Empfangsstation 2 beginnt.
Die Schreib-/Lesestation 1 verwendet dann die erste Versorgungsspannung
VU1 als die Versorgungsspannung VU, weil sie einen stabilen Spannungswert
hat.
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Das
hat den Vorteil, dass sowohl ein Teil (die erste Versorgungsspannung
VU1) des ersten Kommunikationssignals KS1, das durch das erste Schnittstellenmittel 11 empfangen
wird, als auch Teile (die zweiten Kommunikationsdaten KD2, die von
dem zweiten Taktsignal TS2 abgeleitet sind) des zweiten Kommunikationssignals
KS2, das durch das zweite Schnittstellenmittel 12 empfangen
wird, gleichzeitig verarbeitet werden. Es wird der zusätzliche
Vorteil realisiert, dass, wenn ein Taktsignal TS1 oder TS2, das
innerhalb der oberen und der unteren Frequenzschwellen FO1, FO2,
FU1 und FU2 liegt, in die Berechnungsstufe 14 als der Verarbeitungstakt
VT eingespeist wird, die Verarbeitung von übertragenen Kommunikationsdaten
KD1 oder KD2 ermöglicht wird.
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Im
vorliegenden Nutzungsbeispiel wird des Weiteren angenommen, dass
ab einem Zeitpunkt t3 ein Hacker, der sich Zugang zu einer Schreib-/Lesestation 1 verschafft
hat, ein Taktsignal TS von sehr geringer Frequenz in dem ersten
Kommunikationssignal KS1 in den Datenträger 4 einspeist. Der
Hacker versucht also, das Taktsignal TS von sehr geringer Frequenz
als den Verarbeitungstakt VT für
die Berechnungsstufe 14 zu verwenden, um die Kommunikationsdaten,
die in dem Datenträger 4 verarbeitet und
gespeichert werden, mittels eines sogenannten Spannungskontrastanalyseverfahrens
zu hacken. Bei diesem Analyseverfahren werden Änderungen der Potenziale an
bestimmten Positionen des integrierten Schaltkreises des Datenträgers 4 mit
Hilfe des Elektronenmikroskops festgestellt. Das ist jedoch nur
möglich,
wenn das Verarbeitungsprogramm sehr langsam ausgeführt wird
und die Potenziale lange genug an den einzelnen Positionen des integrierten
Schaltkreises erscheinen, um ein Feststellen dieser Potenziale zu
ermöglichen.
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Nach
dem Zeitpunkt t3 speist der erste Frequenzsensor 22 immer
noch die ersten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 in das Rücksetzungsmittel 21 ein,
weil die Frequenz des Taktsignals TS unter der ersten unteren Frequenzschwelle
FU1 liegt. Das Rücksetzungsmittel 21 detektiert
daher weiterhin, dass das zweite Taktsignal TS1, das in die Berechnungsstufe 14 als
der Verarbeitungstakt VT eingespeist wird, innerhalb der zweiten
oberen Frequenzschwelle FO2 und der zweiten unteren Frequenzschwelle
FU2 liegt, und speist folglich keine Rücksetzungsinformationen RI6
mehr in die Berechnungsstufe 14 ein.
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Das
hat den Vorteil, dass die Verarbeitung der zweiten Kommunikationsdaten
KD2, die durch die Sende-/Empfangsstation 2 über das
zweite Schnittstellenmittel 12 empfangen werden, nicht
unterbrochen wird, obgleich das Taktsignal TS von sehr geringer
Frequenz über
das erste Schnittstellenmittel 11 in den Datenträger 4 eingespeist
wird. Somit wird eine unnötige
Unterbrechung der Verarbeitung vermieden, und Verarbeitungszeit
(einige wenige 100 Mikrosekunden) wird eingespart, während die
Sicherheit der Kommunikationsdaten KD1, KD2 oder KD3, die in dem
Datenträger 4 verarbeitet
werden, unverändert
bleibt.
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Am
Zeitpunkt t4 beendet der Hacker die Einspeisung des niederfrequenten
Taktsignals TS in dem ersten Kommunikationssignal KS1, und an einem
Zeitpunkt t5 wird die Kommunikation der zweiten Kommunikationsdaten
KD2 mit der Sende-/Empfangsstation 2 beendet.
Weil ab dem Zeitpunkt t5 das zweite Taktsignal TS2, das entsprechend
den Steuerinformationen SI als der Verarbeitungstakt VT definiert
ist, fehlt, speist das Rücksetzungsmittel 21 ab dem
Zeitpunkt t5 die Rücksetzungsinformationen
RI6 in die Berechnungsstufe 14 ein.
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Ab
einem Zeitpunkt t6 wird das Taktsignal TS in dem ersten Kommunikationssignal
KS1 an dem entsprechenden Kontakt des Kontaktfeldes 7 empfangen,
wobei dieses Taktsignal eine Taktfrequenz hat, die infolge eines
Problems in der Schreib-/Lesestation 1 zu
hoch ist. Die Berechnungsstufe 14 speist die Schaltinformationen
SI in die Taktauswahlstufe 19 ein, um das zweite Taktsignal
TS2 als den Verarbeitungstakt VT zu definieren und sich auf die
Verarbeitung der ersten Kommunikationsdaten KD1 vorzubereiten, die
von der Schreib-/Lesestation 1 kommend empfangen werden.
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Der
erste Frequenzsensor 22 speist auch nach dem Zeitpunkt
t6 bis zu einem Zeitpunkt t7 die ersten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 in das Rücksetzungsmittel
ein, weil das erste Taktsignal TS1 eine Taktfrequenz oberhalb der
ersten oberen Frequenzschwelle FO1 hat. Daraufhin speist das Rücksetzungsmittel 21 auch
nach dem Zeitpunkt t6 bis zum Zeitpunkt t7 die Rücksetzungsinformationen RI6
in die Berechnungsstufe 14 ein.
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Das
hat den Vorteil, dass das Rücksetzungsmittel 21 eine
Verarbeitung der empfangenen ersten Kommunikationsdaten KD1 mit
einer zu hohen Verarbeitungstaktrate VT ausschließt, was
infolge von Zeitsteuerungsproblemen des Speichermittels 15 oder
anderer Stufen und Mittel des Datenträgers 4 zu einem nicht
definierten Verarbeitungszustand des Verarbeitungsprogramms der
Berechnungsstufe 14 führen
könnte.
Dieser nicht definierte Verarbeitungszustand könnte ansonsten durch einen
Hacker benutzt werden, um geheime erste, zweite oder dritte Kommunikationsdaten
zu detektieren.
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Am
Zeitpunkt t7 wird nun das erste Kommunikationssignal KS1 mit dem
Taktsignal TS empfangen, das nun innerhalb der ersten oberen Frequenzschwelle
FO1 und der ersten unteren Frequenzschwelle FU1 liegt, weshalb die
Einspeisung der ersten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI4 durch den ersten Frequenzsensor 22 beendet wird. Daraufhin
wird nun die Bootsequenz erneut mit dem dritten Taktsignal TS3 als
der Verarbeitungstaktrate VT ausgeführt. Anschließend wird
das erste Taktsignal TS1 als die Verarbeitungstaktrate VT definiert,
und die Berechnungsstufe 14 verarbeitet die ersten Kommunikationsdaten
KD1, die mit dem ersten Schnittstellenmittel 11 empfangen
wurden. An einem Zeitpunkt t8 endet die Kommunikation des Datenträgers 4 mit
der Schreib-/Lesestation 1, und der Benutzer der Smartcard 1 nimmt
die Smartcard 3 aus der Schreib-/Lesestation 1.
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Das
Beispiel der Nutzung des Datenträgers 4 veranschaulicht,
dass dank der Bereitstellung der Frequenzsensoren 22 und 23 für das Schnittstellenmittel 11 und 12 der
Datenträger 4 dafür geeignet
ist, eine parallele Kommunikation mit der Schreib-/Lesestation 1 und
mit der Sende-/Empfangsstation 2 zu ermöglichen, und dass die Berechnungsstufe 14 immer
Kommunikationsdaten KD1, KD2 oder KD3, wenn dies möglich ist,
ohne jegliches Sicherheitsrisiko aufgrund einer geeigneten Verarbeitungstaktrate VT
verarbeitet.
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Es
ist anzumerken, dass es auch möglich
ist, die durch die Taktableitungsstufen abgeleiteten Taktsignale
an die Frequenzsensoren in einem Datenträger gemäß der Erfindung anzulegen,
um zu überprüfen, ob
die Taktsignale innerhalb bestimmter Frequenzschwellen liegen. Dieser
Datenträger
würde die
gleichen Vorteile aufweisen, wie sie für den Datenträger 4 in
dem Nutzungsbeispiel von 1 beschrieben wurden.
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Es
ist anzumerken, dass das Rücksetzungsmittel 21 auch
das Einspeisen der Rücksetzungsinformationen
RI6 in die Berechnungsstufe 14 unterbinden könnte, wenn
das intern erzeugte Taktsignal TS3 an die Berechnungsstufe 14 angelegt
wird und sowohl die ersten Frequenzrücksetzungsinformationen RI4
als auch die zweiten Frequenzrücksetzungsinformationen
RI5 in das Rücksetzungsmittel 21 eingespeist
werden.
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Dies
hätte den
Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, die Zeit von einigen wenigen
100 Mikrosekunden abzuwarten, die für ein sogenanntes Hochfahren nach
einer Rücksetzung
der Berechnungsstufe 14 erforderlich ist, bis die Berechnungsstufe 14 wieder für die Verarbeitung
von Kommunikationsdaten bereit ist. Somit kann die Sende-/Empfangsstation 2 oder die
Schreib-/Lesestation 1 unverzüglich die Kommunikation mit
dem Datenträger
beginnen, was den Vorteil hat, dass eine schnellere Kommunikation
möglich ist.
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Es
ist anzumerken, dass ein Datenträger
gemäß der Erfindung
auch drei oder mehr Schnittstellenmittel für die Kommunikation enthalten
kann. Jedes dieser Schnittstellenmittel hat dann einen zugeordneten
Frequenzsensor zum Überwachen
des Kommunikationssignals, das durch das relevante Schnittstellenmittel
empfangen wurde, oder eines Taktsignals, das von diesem Kommunikationssignal abgeleitet
ist.
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Es
ist anzumerken, dass alternativ ein gemeinsamer Frequenzsensor für zwei oder
mehr Schnittstellenmittel bereitgestellt werden kann, wenn eine
Kommunikation über
diese Schnittstellenmittel niemals zur selben Zeit stattfindet.
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Es
ist anzumerken, dass nach Abschluss der Bootsequenz mit dem intern
erzeugten Taktsignal als der Verarbeitungstaktrate ein Datenträger gemäß der Erfindung
immer die gleichen Schaltinformationen SI in die Taktauswahlstufe
einspeisen könnte,
um ein bestimmtes Taktsignal (zum Beispiel das erste Taktsignal
von der ersten Taktableitungsstufe) als den Verarbeitungstakt zu
definieren. Wenn der Frequenzsensor, der das auf diese Weise definierte
Taktsignal überwacht,
Frequenzrücksetzungsinformationen ausgibt,
so speist das Rücksetzungsmittel
die Rücksetzungsinformationen
in die Berechnungsstufe ein, um die Verarbeitung zurückzusetzen,
obgleich vielleicht eine andere Taktableitungsstufe ein anderes Taktsignal
innerhalb der Frequenzschwellen ausgibt. Dies ist vorteilhaft, weil
dieses andere Taktsignal nicht als der Verarbeitungstakt definiert
wurde.
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Es
ist anzumerken, dass ein Frequenzsensor, der die obere Frequenzschwelle
FO und die untere Frequenzschwelle überwacht, zum Beispiel durch
ein Tiefpassfilter und einen Frequenzsensor, der nur den Niederfrequenzsensor überwacht,
gebildet werden kann. Das Tiefpassfilter entfernt dann alle Frequenzkomponenten
des Kommunikationssignals oberhalb der oberen Frequenzschwelle FO.
Ein solcher Frequenzsensor kann vom analogen Typ, aber auch vom
digitalen Typ sein.